Development of new non-invasive brain neural circuit imaging: analysis of Fast Intrinsic Optical Signal (FIOS)
| Project/Area Number |
21K15247
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 47020:Pharmaceutical analytical chemistry and physicochemistry-related
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| Research Institution | Tokushima Bunri University |
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Principal Investigator |
冨永 洋子 徳島文理大学, 神経科学研究所, 研究員 (80816538)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | FIOS / 高速内因性シグナル / 神経回路活動可視化 / 非侵襲イメージング / 膜電位応答 / Intrinsic Optical Signal / 神経回路活動ダイナミクス |
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| Outline of Research at the Start |
脳の高次機能・病態の理解には神経回路全体としての動作の解明が必須である。申請者は、これまで膜電位感受性色素(VSD)を用いた神経回路活動ダイナミクスの可視化法に携わってきた。蓄積した光計測手法のノウハウを生かし、最近、新たな高速で膜電位応答に近い内因性シグナル（Fast Intrinsic Optical Signal; FIOS）を見出した。本研究ではこのFIOSを用いて新規の非侵襲的な脳神経活動の計測・解析手法を構築することを目的とする。VSDのような化学物質による負荷のない、非侵襲の光計測法を開発することで、光学計測の適用範囲を広げ治療薬の開発などに寄与する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳の高次機能・病態の理解には神経回路全体としての動作の解明が必須である。研究代表者は、膜電位感受性色素(VSD)を用いた神経回路活動ダイナミクスの可視化法に携わってきた。蓄積した光計測手法のノウハウを生かし、VSD染色を行わない無染色スライスにおいて、新たな高速で膜電位応答に近い内因性シグナル（Fast Intrinsic Optical Signal; FIOS）を見出した。このFIOSを用いて新規の非侵襲的な脳神経活動の計測・解析手法を構築することを目的として本研究を進めてきた。VSDのような化学物質による負荷のない、非侵襲の光計測法を開発することで、光学計測の適用範囲を広げ治療薬の開発などの道を広げたい。現在までに、実績のある齧歯類の海馬脳スライスを用いたVSD実験データを利用してデータ解析・評価方法を検討し、解析用プログラムの開発を重ね、病態モデルマウス、抗てんかん薬や環境ホルモン等に暴露した脳スライスなどを用いた計測において、コントロールマウスと比較して神経回路内のどの部分にどのような変化が起きているのか、評価を行ってきた。本研究成果については、2023年度において、国際学会(Neuroscience2023 計3件)、国内学会(第46回日本神経科学大会他計6件)で発表を行い、論文として「Functional Dissection of Ipsilateral and Contralateral Neural Activity Propagation Using Voltage-Sensitive Dye Imaging in Mouse Prefrontal Cortex (eNeuro)」他、計5本を発表した。2024年度はNeuroscience2024(国際学会), IUPAB(国際学会), Neuro2024(国内学会)等での発表を予定している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
多くの実績のある齧歯類の海馬脳スライスを用いたVSD実験データを利用して、データ解析・評価方法を検討し、解析用プログラムの開発を重ね、病態モデルマウス、抗てんかん薬や環境ホルモン等に暴露した脳スライスなどを用いた計測において、コントロールマウスと比較して神経回路内のどの部分にどのような変化が起きているのか、評価を行ってきた。2023年度における本研究成果については、国際学会(Neuroscience2023 計3件)、国内学会(第46回日本神経科学大会他計6件)で発表を行い、論文として「Functional Dissection of Ipsilateral and Contralateral Neural Activity Propagation Using Voltage-Sensitive Dye Imaging in Mouse Prefrontal Cortex (eNeuro)」他、計5本を発表した。2024年度はNeuroscience2024(国際学会), IUPAB(国際学会), Neuro2024(国内学会)等での発表を予定している。
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| Strategy for Future Research Activity |
齧歯類の海馬脳スライスを用いたVSD実験データを利用して、データ解析・評価方法を検討し、解析用プログラムの開発を重ね、病態モデルマウスなどを用いた計測において、コントロールマウスと比較して神経回路内のどの部分にどのような変化が起きているのかを評価可能としてきた。同様の計測をFIOSでも実施してデータを積み重ねてきており、同時に、解析・評価プログラムも開発してきた。この膨大なビッグデータを解析・評価し、VSD負荷のない状態で計測したFIOS光計測データについて、病態モデルマウスや、環境ホルモン等に暴露した動物の脳の神経回路の変化などを評価するとともに、FIOS変化のメカニズムについても踏み込んで検討し、真に神経回路変化を起こす要因について引き続き検討し、病態に対する治療薬の開発にも寄与したい。
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Report
(3 results)
Research Products
(40 results)
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[Journal Article] A CCR5 antagonist, maraviroc, alleviates neural circuit dysfunction and behavioral disorders induced by prenatal valproate exposure2022
Author(s)
Yasuhiro Ishihara, Tatsuya Honda, Nami Ishihara, Kaede Namba, Makiko Taketoshi, Yoko Tominaga, Mayumi Tsuji, Christoph F. A. Vogel, Takeshi Yamazaki, Kouichi Itoh & Takashi Tominaga
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Journal Title
JOURNAL OF NEUROINFLAMMATION
Volume: 19
Issue: 1
Pages: 195-195
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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